Frekvencijski pogon: opis i recenzije

2024 Autor: Aaron Duncan | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-01 20:03

VFD kontrola omogućava korištenje posebnog pretvarača za fleksibilnu promjenu načina rada elektromotora: pokretanje, zaustavljanje, ubrzavanje, kočenje, promjena brzine rotacije.

Promena frekvencije napona napajanja dovodi do promene ugaone brzine magnetnog polja statora. Kada se frekvencija smanji, brzina motora se smanjuje i klizanje se povećava.

Princip rada frekventnog pretvarača pogona

Glavni nedostatak asinhronih motora je složenost kontrole brzine na tradicionalne načine: promjenom napona napajanja i uvođenjem dodatnih otpora u krug namotaja. Savršeniji je frekventni pogon elektromotora. Do nedavno, pretvarači su bili skupi, ali pojava IGBT tranzistora i mikroprocesorskih upravljačkih sistema omogućila je stranim proizvođačima da kreiraju pristupačne uređaje. Većinasavršeni su sada statički pretvarači frekvencije.

Ugaona brzina magnetskog polja statora ω₀ promjenjuje se proporcionalno frekvenciji ƒ_{1 prema formuli:}

ω₀=2π׃_{1/p, gdje je p broj parova polova.}

Metoda omogućava glatku kontrolu brzine. U ovom slučaju, brzina klizanja motora se ne povećava.

Da biste dobili visoke energetske performanse motora - efikasnost, faktor snage i kapacitet preopterećenja, zajedno sa frekvencijom, promijenite napon napajanja prema određenim ovisnostima:

• konstantni moment opterećenja – U₁/ ƒ_1=const;
• fan karakter momenta opterećenja - U₁/ ƒ₁^2=const;
• Okretni moment obrnuto proporcionalan brzini - U₁/√ ƒ_1=konst.

Ove funkcije su implementirane pomoću pretvarača koji istovremeno mijenja frekvenciju i napon na statoru motora. Štedi se električna energija zahvaljujući regulaciji pomoću potrebnih tehnoloških parametara: pritisak pumpe, performanse ventilatora, brzina dovoda mašine itd. U ovom slučaju, parametri se nesmetano mijenjaju.

Metode kontrole frekvencije asinhronih i sinhronih elektromotora

U frekventno kontrolisanom pogonu zasnovanom na asinhronim motorima sa kaveznim rotorom, koriste se dve metode upravljanja - skalarni i vektorski. U prvom slučaju, oni se istovremeno mijenjajuamplituda i frekvencija napona napajanja.

Ovo je neophodno za održavanje performansi motora, najčešće konstantan odnos njegovog maksimalnog obrtnog momenta i momenta otpora na osovini. Kao rezultat toga, efikasnost i faktor snage ostaju nepromijenjeni u cijelom rasponu rotacije.

Vektorska regulacija se sastoji u istovremenoj promeni amplitude i faze struje na statoru.

Frekvencijski pretvarač motora sinhronog tipa radi samo pri malim opterećenjima, čijim porastom iznad dozvoljenih vrijednosti može doći do prekida sinhronizma.

Prednosti frekventnog pretvarača

Kontrola frekvencije ima čitav niz prednosti u odnosu na druge metode.

1. Automatizacija motora i proizvodnih procesa.
2. Meki start koji eliminiše tipične greške koje se javljaju tokom ubrzanja motora. Poboljšanje pouzdanosti frekventnog pretvarača i opreme smanjenjem preopterećenja.
3. Poboljšajte ukupnu ekonomičnost vožnje i performanse.
4. Stvaranje konstantne brzine elektromotora bez obzira na prirodu opterećenja, što je važno tokom prelaznih stanja. Upotreba povratne sprege omogućava održavanje konstantne brzine motora pod različitim uznemirujućim utjecajima, posebno pod promjenjivim opterećenjima.
5. Pretvarači se lako integrišu u postojeće tehničke sisteme bez značajnih izmena i zaustavljanja tehnoloških procesa. Raspon snage je velik, ali s njihovim povećanjemcijene značajno rastu.
6. Mogućnost napuštanja varijatora, mjenjača, gasa i druge kontrolne opreme ili proširenja opsega njihove primjene. Ovo rezultira značajnim uštedama energije.
7. Uklanjanje štetnih efekata prolaznih pojava na procesnu opremu, kao što je vodeni čekić ili povećani pritisak fluida u cevovodima uz smanjenje njegove potrošnje noću.

Nedostaci

Kao i svi invertori, častotnici su izvori smetnji. Moraju da instaliraju filtere.

Cijena marki je visoka. Značajno se povećava sa povećanjem snage uređaja.

Podešavanje frekvencije za transport tečnosti

U objektima u kojima se pumpa voda i druge tečnosti, kontrola protoka se uglavnom vrši uz pomoć zasuna i ventila. Trenutno, pravac koji obećava je upotreba frekventnog pogona pumpe ili ventilatora koji pokreće njihove lopatice.

Upotreba frekventnog pretvarača kao alternative ventilu za gas daje efekat uštede energije do 75%. Ventil, koji zadržava protok tečnosti, ne obavlja koristan rad. Istovremeno se povećava gubitak energije i materije za njen transport.

Frekvencijski pretvarač omogućava održavanje konstantnog pritiska kod potrošača kada se protok fluida promijeni. Sa senzora pritiska šalje se signal pogonu koji mijenja brzinu motora i time ga regulišeokretaja, održavajući podešenu brzinu protoka.

Crpne jedinice se kontroliraju promjenom njihovih performansi. Potrošnja energije pumpe je u kubičnoj zavisnosti od performansi ili brzine rotacije točka. Ako se brzina smanji za 2 puta, učinak pumpe će pasti za 8 puta. Prisutnost dnevnog rasporeda potrošnje vode omogućava vam da odredite uštedu energije za ovaj period, ako kontrolirate frekventni pogon. Zbog toga je moguće automatizirati crpnu stanicu i na taj način optimizirati pritisak vode u mrežama.

Rad ventilacijskih i klimatizacijskih sistema

Maksimalni protok vazduha u ventilacionim sistemima nije uvek potreban. Radni uslovi mogu zahtevati smanjenje performansi. Tradicionalno, za to se koristi prigušivanje, kada brzina točka ostaje konstantna. Pogodnije je mijenjati brzinu protoka zraka zbog frekventno kontroliranog pogona, kada se sezonski i klimatski uvjeti mijenjaju, oslobađanje topline, vlage, para i štetnih gasova.

Uštede energije u sistemima ventilacije i klimatizacije postižu se ništa manje nego u pumpnim stanicama, jer je potrošnja energije rotacije vratila u kubičnoj zavisnosti od broja obrtaja.

Uređaj za pretvarač frekvencije

Moderni frekventni pretvarač je uređen prema šemi dvostrukog pretvarača. Sastoji se od ispravljača i impulsnog pretvarača sa upravljačkim sistemom.

Nakonispravljajući mrežni napon, signal se izglađuje filterom i dovodi do pretvarača sa šest tranzistorskih prekidača, gdje je svaki od njih spojen na namotaje statora asinhronog elektromotora. Jedinica pretvara ispravljeni signal u trofazni signal potrebne frekvencije i amplitude. Snažni IGBT-ovi u izlaznim stupnjevima imaju visoku frekvenciju prebacivanja i pružaju oštar kvadratni val bez izobličenja. Zbog svojstava filtriranja namotaja motora, oblik krive struje na njihovom izlazu ostaje sinusoidan.

Metode kontrole amplitude signala

Izlazni napon se reguliše na dva načina:

1. Amplituda - promjena vrijednosti napona.
2. Modulacija širine impulsa je metoda pretvaranja impulsnog signala, u kojoj se mijenja njegovo trajanje, ali frekvencija ostaje nepromijenjena. Ovdje snaga ovisi o širini impulsa.

Drugi metod se najčešće koristi u vezi sa razvojem mikroprocesorske tehnologije. Moderni pretvarači se izrađuju pomoću GTO ili IGBT tranzistora za isključivanje.

Mogućnost i primjena pretvarača

Frekvencijski pretvarač ima mnogo mogućnosti.

1. Regulirajte frekvenciju trofaznog napona napajanja od nule do 400 Hz.
2. Ubrzanje ili usporavanje elektromotora od 0,01 sek. do 50 min. prema datom zakonu vremena (obično linearnom). Tokom ubrzanja moguće je ne samo smanjenje, već i povećanje do 150% dinamičkog i startnog momenta.
3. Reverzija motora sa zadatim modovima kočenja i ubrzanja do željenogbrzina u drugom smjeru.
4. Invertori imaju podesivu elektronsku zaštitu od kratkih spojeva, preopterećenja, curenja uzemljenja i otvorenih vodova motora.
5. Digitalni displeji pretvarača prikazuju podatke o njihovim parametrima: frekvencija, napon napajanja, brzina, struja, itd.
6. V/f karakteristike se podešavaju u pretvaračima u zavisnosti od toga koja su opterećenja motora potrebna. Funkcije upravljačkih sistema zasnovanih na njima obezbjeđuju ugrađeni kontroleri.
7. Za niske frekvencije, važno je koristiti vektorsku kontrolu, koja vam omogućava da radite sa punim obrtnim momentom motora, održavate konstantnu brzinu pri promjeni opterećenja i kontrolišete moment na osovini. Pretvornik promjenjive frekvencije dobro radi uz ispravan unos podataka o pasošu motora i nakon uspješnog testiranja. Poznati proizvodi iz HYUNDAI, Sanyu, itd.

Oblasti primene konvertera su sledeće:

• pumpe za toplu i hladnu vodu i sisteme za snabdevanje toplotom;
• pumpe za mulj, pijesak i mulj koncentratora;
• transportni sistemi: transporteri, valjkasti stolovi i druga sredstva;
• mikseri, mlinovi, drobilice, ekstruderi, dozatori, hranilice;
• centrifuge;
• liftovi;
• metalurška oprema;
• oprema za bušenje;
• električni pogoni alatnih mašina;
• oprema za bagere i dizalice, manipulatorski mehanizmi.

Proizvođači frekventnih pretvarača, recenzije

Domaći proizvođač je već počeo da proizvodi proizvode prilagođene korisnicima po kvalitetu i cijeni. Prednost je mogućnost brzog dobijanja pravog uređaja, kao i detaljni saveti oko podešavanja.

Kompanija "Efektivni sistemi" proizvodi serijske proizvode i pilot serije opreme. Proizvodi se koriste za domaću upotrebu, u malim preduzećima i industriji. Proizvođač Vesper proizvodi sedam serija pretvarača, među kojima su i multifunkcionalni pretvarači pogodni za većinu industrijskih mehanizama.

Danska kompanija Danfoss je lider u proizvodnji častotnikova. Njegovi proizvodi se koriste u sistemima ventilacije, klimatizacije, vodosnabdijevanja i grijanja. Finska kompanija Vacon, koja je dio danske kompanije, proizvodi modularne dizajne od kojih možete sastaviti potrebne uređaje bez nepotrebnih dijelova, čime se štedi na komponentama. Poznati su i pretvarači međunarodnog koncerna ABB, koji se koriste u industriji i svakodnevnom životu.

Sudeći po recenzijama, jeftini domaći pretvarači mogu se koristiti za rješavanje jednostavnih tipičnih problema, dok je za složene potreban brend sa mnogo više postavki.

Zaključak

Frekvencijski pretvarač upravlja elektromotorom mijenjajući frekvenciju i amplitudu napona napajanja, štiteći ga od kvarova: preopterećenja, kratkih spojeva, kvarova u napojnoj mreži. Takvi električni aktuatori obavljaju tri glavne funkcije,vezano za ubrzanje, usporavanje i brzinu motora. Ovo poboljšava efikasnost opreme u mnogim oblastima tehnologije.